JP4270302B2 - 設備、設備制御方法および設備制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、設備、設備制御方法および設備制御装置に関し、特に安全対策を施した生産設備およびその設備の制御方法および制御装置に関する。

近年の生産設備においては、多品種の製品を少量生産することが多くなり、しかも製品のライフサイクルも短くなる傾向がある。さらに企業の活動がグローバル化しており、生産設備も世界のどこにでも配置でき、そこで最適な生産が行えるようにすることが求められている。したがって、生産設備は、製造する製品の変化に対応して変化することはもちろん、生産量、作業者、生産地のような環境の変化に対応して変化させる必要があった。

さらに生産設備の安全についても、世界に共通する規格が策定されつつあり、安全を確保できる生産設備が求められている。しかしながら、従来では、生産設備が変更されるたびに、毎回リスクアセスメントを実施して、危険源を抽出して安全対策を講じて、生産設備の運転を制御する制御フローを作成していた（特許文献１参照）。

このような安全対策を施した生産設備の運転を制御する制御フローを作成するにあたっては、リスクアセスメントの結果にもとづき、入力条件（例えば作業内容、作業者、安全条件）に対応する出力（例えば設備の保有する機器）が得られるように、例えばラダー図のようなプログラムで表現される設備動作制御フローを作成していた。作成される設備動作制御フローは、膨大なものとなることが多く、また作成されたフローは、フロー作成者個人に依存する部分も多かった。

したがって、作業者の熟練度に応じた作業内容の変化、設備の自動化レベルの変化、設備が配置される地域の技能レベル、地域の慣習に応じた作業内容の変化に伴って、設備ユニット動作制御フローを変更する場合、この制御フローを解析するのに手間取ることも多く、また制御フローの変更も面倒なものであった。このように、リスクアセスメントに基づく安全対策を施した生産設備制御の構築は、手間と労力を要するもので、特に、一度構築された生産設備を環境の変化に合わせて変化させることは容易ではなかった。

特開２００３−２６３２１２号公報

本発明は、上記の問題点に鑑み、制御システムを容易に一律に構築することができ、設備の変更が必要となった場合でも、容易に変更できる設備、設備制御方法、設備制御装置を提供することを目的とする。

本発明の目的を達成するために、請求項１に記載の発明である設備は、少なくとも１つの機器（１６０、１２、２１、２３）と少なくとも１つの安全対策（１５０、１１、２５、２７）とを有する設備であって、作業者の種別を入力する作業者種別入力部（１７０、２２）と、作業内容を入力する作業内容入力部（１８０、２２）と、前記安全対策の状態を検出する安全条件検出部（１５５、１１ｂ、２５ａ、２７ａ）と、前記作業者の種別毎に前記作業内容が作業可能か否か規定する作業内容−作業者種別関係表（Ｔ０）と、作業内容毎に作成され、前記安全条件に応じて前記機器が動作可能か否かを規定する作業内容−機器動作関係表（Ｔ１、Ｔ１１〜Ｔ１３）とを記憶する記憶部（１２０、４０）と、前記作業者種別入力部（１７０、２２）とから入力された作業者種別と、前記作業内容入力部（１８０、２２）から入力された作業内容に基づいて、前記作業内容−作業者種別関係表（Ｔ０）を参照して、入力された作業者種別の作業者が入力された作業内容を実行可能か否かを判定する作業内容判定部（１３０、４１）と、前記入力された作業内容が実行可能と判定された場合、該作業内容と前記安全条件検出部から入力される安全条件とに基づいて、前記作業内容−機器動作関係表（Ｔ１、Ｔ１１〜Ｔ１３）を参照して、前記機器が動作可能か否かを判定する機器動作判定部（１４０、４１）とを備えることを特徴とする。

これにより、従来のような制御フロー図は必要がなくなり、作業内容−作業者種別関係表と作業内容−機器動作関係表とにより、機器の制御を実行できる。また、設備の制御を変更する場合、作業内容−作業者種別関係表と作業内容−機器動作関係表の内容を変更することで対処できる。

請求項２に記載の発明である設備は、さらに、前記作業内容−作業者種別関係表（Ｔ０）の作業可能か否かを示す情報と、前記作業内容−機器動作関係表（Ｔ１、Ｔ１１〜Ｔ１３）の動作可能か否かを示す情報のうち少なくとも一方を変更する関係情報変更手段（１９０）を備えることを特徴とする。これにより、作業内容−作業者種別関係表あるいは作業内容−機器動作関係表の内容の変更を容易に行うことができる。

請求項３に記載の設備は、前記作業内容−作業者種別関係表（Ｔ０）は、作業者の種別と作業内容とが、それぞれ行または列の見出しとされ、行と列の交点のセルに作業可能か否かの情報が格納されることを特徴とする。また、請求項４に記載の設備は、前記作業内容−機器動作関係表（Ｔ１、Ｔ１１〜Ｔ１３）は、前記安全条件の組合せと前記機器とがそれぞれ行または列の見出しとされ、行と列の交点のセルに機器の動作が可能か否かの情報が格納されることを特徴とする。

このように、作業内容−作業者種別関係表と作業内容−機器動作関係表とを見やすい表に構成すると、管理も容易であり、表の内容を変更する場合も容易に行える。

請求項５に記載の設備の制御方法は、少なくとも１つの機器（１６０、１２、２１、２３）と少なくとも１つの安全対策（１５０、１１、２５、２７）とを有する設備を、制御装置（１１０）により制御する設備制御方法であって、前記制御装置は、前記安全対策の状態を検出し、予め入力された作業者種別と作業内容に基づいて、作業者の種別毎に作業可能な作業内容を示す作業内容−作業者種別関係表（Ｔ０）を参照して、入力された作業者種別の作業者が入力された作業内容を実行可能か否かを判定し、前記入力された作業内容が実行可能と判定された場合、該作業内容と前記検出された安全条件とに基づいて、作業内容毎に作成され、予め定められた安全条件に応じて前記機器が動作可能か否かを規定する作業内容−機器動作関係表（Ｔ１、Ｔ１１〜Ｔ１３）を参照して、前記機器が動作可能か否かを判定し、前記機器が動作可能か否かの判定に基づいて、前記機器の動作を制御する、ことを特徴とする。

これにより、従来のような制御フローを作成することなく、作業内容−作業者種別関係表と作業内容−機器動作関係表に従って機器の動作を制御することができる。また、作業内容−作業者種別関係表と作業内容−機器動作関係表の内容を書き換えることにより、制御を変更することも容易である。

請求項６に記載の設備制御方法は、前記作業内容−作業者種別関係表（Ｔ０）は、作業者の種別と作業内容とが、それぞれ行または列の見出しとされ、行と列の交点のセルに作業可能か否かの情報が格納されることを特徴とする。また、請求項７に記載の設備の制御方法は、前記作業内容−機器動作関係表（Ｔ１、Ｔ１１〜Ｔ１３）は、前記安全条件の組合せと前記機器とがそれぞれ行または列の見出しとされ、行と列の交点のセルに機器の動作が可能か否かの情報が格納されることを特徴とする。

このように、作業内容−作業者種別関係表または作業内容−機器動作関係表を理解しやすい表の形式にしておくと、管理も容易であり、表の内容を変更する場合も容易に行える。

請求項８に記載の設備制御装置は、少なくとも１つの機器（１６０、１２、２１、２３）と少なくとも１つの安全対策（１５０、１１、２５、２７）とを有する設備を制御する設備制御装置であって、作業者の種別毎に前記作業内容が作業可能か否か規定する作業内容−作業者種別関係表（Ｔ０）と、作業内容毎に作成され、前記安全条件に応じて前記機器が動作可能か否かを規定する作業内容−機器動作関係表（Ｔ１、Ｔ１１〜Ｔ１３）とを記憶する記憶部（１２０、４２）と、入力された作業者種別と入力された作業内容に基づいて、前記作業内容−作業者種別関係表（Ｔ１、Ｔ１１〜Ｔ１３）を参照して、入力された作業者種別の作業者が入力された作業内容を実行可能か否かを判定する作業内容判定部（１３０、４１）と、前記入力された作業内容が実行可能と判定された場合、該作業内容と、入力された前記安全対策の状態を示す安全条件とに基づいて、前記作業内容−機器動作関係表を参照して、前記機器が動作可能か否かを判定する機器動作判定部（１４０、４１）と、を備えることを特徴とする。

これにより、制御フローを作成することなく、作業内容−作業者種別関係表と作業内容−機器動作関係表により機器の制御を実行することができる。また、設備制御を変更する場合も、作業内容−作業者種別関係表と作業内容−機器動作関係表の内容を変更することにより、容易に変更することができる。

請求項９に記載の設備制御装置は、前記作業内容−作業者種別関係表（Ｔ０）は、作業者の種別と作業内容とが、それぞれ行または列の見出しとされ、行と列の交点のセルに作業可能か否かの情報が格納されることを特徴とする。また、請求項１０に記載の設備制御装置は、前記作業内容−機器動作関係表（Ｔ１、Ｔ１１〜Ｔ１３）は、前記安全条件の組合せと前記機器とがそれぞれ行または列の見出しとされ、行と列の交点のセルに機器の動作が可能か否かの情報が格納されることを特徴とする。

このように、作業内容−作業者種別関係表または作業内容−機器動作関係表を理解しやすい表の形式にしておくと、管理も容易であり、表の内容を変更する場合も容易に行える。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明するが、その前に本発明の概要を説明する。

前述のように、従来は、リスクアセスメントが終了すれば、リスクアセスメントシートにまとめられた入力条件と出力である機器の関係を、設備動作制御フローにまとめて、リレー制御回路、ラダー図あるいはプログラムを作成し、出力の運転制御を行っていた。

本発明によると、従来の設備動作制御フローに代わり、作業内容と作業者熟練度との関係を表す作業内容−作業者熟練度関係表と、作業内容と各作業時に動作させる設備ユニットとの関係を表す作業内容−機器動作関係表を作成する。本発明による生産設備は、作業内容−作業者熟練度関係表と作業内容−機器動作関係表とを記憶装置に格納しておき、この二つの表に基づいて、作業者、作業内容、安全条件に合わせた機器の運転制御を行う。

図１は、本発明を適用した設備の概念を示すブロック図である。生産設備１００は、制御装置１１０と任意の数の機器１６０と任意の数の安全対策１５０を備えている。制御装置１１０は、作業者の熟練度等によって区分される作業者種別を入力する入力部１７０と、作業内容が入力される作業内容入力部１８０と、安全対策１５０の状態を検出する安全条件検出部１５５からの入力に基づいて、機器１６０の動作を決定する。

制御装置１１０は、記憶部１２０と作業内容判定部１３０と機器動作判定部１４０とを備えている。記憶部１２０は、作業者種別に応じて作業内容の作業が可能か否かを規定する作業内容・作業者種別関係表Ｔ０と、作業内容ごとに作成され、予め定められた安全条件に応じて機器の動作が可能か否かを規定する作業内容・機器動作関係表Ｔ１を格納している。

作業内容判定部１３０は、作業者種別入力部１５１と作業内容入力部１５２からの入力があると、作業内容・作業者種別関係表Ｔ１を参照して、入力された作業者種別の作業者が入力された作業内容を実行可能か否かを判定する。

機器動作判定部１４０は、作業内容判定部１３０で作業内容が実行可能と判定された場合、さらに安全条件検出部１５５から入力される安全条件を考慮して、作業内容−機器動作関係表Ｔ１を参照して、機器が動作可能か否かを判定する。さらに、関係情報変更部１９０を備えて、作業内容−作業者種別関係表Ｔ０、作業内容−機器動作関係表Ｔ１の関係を指定する情報を変更することができる。

本発明によれば、従来のような制御フロー図は必要がなくなり、作業内容−作業者種別関係表Ｔ０と作業内容−機器動作関係表Ｔ１とにより、機器の制御を実行できる。また、作業内容、作業者種別、設備の自動化レベル、設置場所などの変化により生産設備の変更が必要となった場合でも、作業内容・作業者種別関係表Ｔ０あるいは作業内容・機器動作関係表Ｔ１を変更するのみで、安全条件に合致した最適な設備を容易に一律に構築することができる。

図２は、本願発明の一実施形態を示すワーク加工設備の概要を示す図である。加工設備５０ｈａ、加工対象であるワーク１５を投入する投入ステーション１０と、加工室２０と、取出ステーション３０とを備え、制御装置４０により制御される。ワーク１５は、投入ステーション１０で、ベルトコンベヤのようなコンベヤ１２に載置され、加工室２０に搬送され、コンベヤ１２に載置された状態で加工された後、コンベヤ１２により取出ステーション３０に搬送されるものである。

投入ステーション１０には、ライトカーテン１１が配置されている。ライトカーテン１１は、対向して配置された一対の投光部１１ａと受光部１１ｂとからなり、投光部１１ａから出た光線が受光部１１ｂに入射するようになっている。

後に詳しく説明するが、ライトカーテン１１は、安全対策３に対応している。投光部１１ａから出射された光線が受光部１１ｂに入射しているときには、安全対策３が有効であることが検出され、安全対策３の状態を示す安全条件３はＯＮであるとされる。ライトカーテンが作業者あるいは物体により遮られると、その状態が検出され、安全条件３はＯＦＦとされる。

例えば、作業者がワーク１５をコンベヤ１２に置くために、ライトカーテン１１の光線を遮っている場合には、コンベヤ１２を停止することができる。なお、投入ステーション１０と加工室２０との間のコンベヤが通過する空間は、仕切り壁１３によって作業者あるいは他の物体が侵入できないようになっている。

加工室２０には、ワークを加工するためのロボット２１が配置され、コンベヤ１２により搬送されるワーク１５を加工する。また、端材を粉砕する粉砕ユニット２３が配置され、加工に際して不要な端材があれば、ロボット２１が端材を検出して粉砕ユニット２３に投入する。粉砕ユニット２３に投入された端材は、粉砕されて処分される。

加工室２０には、表示部２８を有する入力装置２２が配置されている。作業者は、テンキー等を用いて、これから実行する作業内容を入力する。さらに、本人を識別する識別番号、例えば社員番号およびパスワードなどを入力装置２２に入力することによって、作業者の種別を入力する。これにより、作業内容とその作業を行う作業者に適合するように、各種機器を安全に動作させることができる。表示部２８は、入力内容の確認に使用することができる。また、作業の注意事項などを表示するようにもできる。

加工室２０には、一般作業用ドア２５と保守点検用ドア２７とが設けられている。一般作業用ドア２５は、通常の加工作業を担当する作業者のためのもので、粉砕ユニット２３周辺のごみなどの清掃のためにも使用される。保守点検用ドア２７は、ロボットの保守点検作業あるいはロボットが実行する動作を教示するティーチング作業などのために熟練した保全員が入る場合に使用される。

以下に詳しく説明するが、一般作業用ドア２５は、安全対策１に対応する。一般作業用ドア２５には、ドアの開閉を検出するセンサあるいはドアのロックを検出するセンサ２５ａが配置され、ドアの開閉が検出される。一般作業用ドア２５が閉じているときは、安全対策１が有効であり、安全対策が有効であることを示す安全条件１は、ＯＮである。これに対して、一般作業用ドア２５が開いている場合は、安全条件１はＯＦＦとなる。

また、保守点検用ドア２７は、安全対策２に対応する。保守点検用ドア２７には、やはりドアの開閉を検出するセンサ２７ａが配置され、ドアの開閉が検出される。保守点検用ドア２７が閉じているときは、安全対策２が有効であり、安全対策が有効であることを示す安全条件２は、ＯＮである。これに対して、保守点検用ドア２７が開いている場合は、安全条件２はＯＦＦとなる。

ワーク１５の加工作業は、制御装置４０により制御されて実行される。制御装置４０は、公知のプログラマブルロジックコントローラで構成することができる。制御装置４０は、マイクロコンピュータ（ＣＰＵ）４１と記憶部４２を備えている。後に詳しく説明するように、記憶部には、作業内容−作業者種別関係表と作業内容−機器動作関係表とが記憶され、ＣＰＵ４１によって、作業者が作業できる作業内容を判定し、作業内容に対して安全条件で規定される機器の動作を決定する。

加工されたワーク１５は、コンベヤ１２により搬送され、取出しステーション３０で取り出される。他の実施形態では、引き続きコンベヤによりワーク１５を次ぎの設備に搬送するように構成してもよい。

本実施形態では、生産設備１における作業を、通常の加工作業を行う生産作業、異常が起きたときの復帰作業である異常復帰作業、ロボットの動作のティーチングを含む保守点検作業の３つのモードに分類している。一般の生産作業（モード１）、異常復帰作業（モード２）、保守点検作業（モード３）の順に熟練者が作業をする必要がある。したがって、作業者も熟練度に応じて３種類の種別に分類している。

作業者１は、知識も経験も豊富な保全員であり、モード１〜３のすべてを担当できる。作業者２は、保全員には及ばないが、熟練した作業員であり、モード１、２を担当でき、モード３は担当できない。作業者３は、新人を含む未熟練な作業者であり、モード１のみを担当することができ、モード２、３は担当できない。

ここで、作業をモード１〜３に分類するのは、単なる一例である。一般に、生産設備の作業には、以下の作業があるといわれている。

（１）生産作業：一般の生産活動、
（２）生産準備作業：生産設備の立上げ、立下げ
（３）清掃作業：設備の清掃
（４）品質管理作業：定期的に設備の品質チェックをマスターワーク、治具等を使い実施
（５）異常処置：設備異常（故障、不良品発生等）時の復帰作業等
（６）調整作業：試運転、動作スピード、動作位置の調整等
（７）段取り作業： 型、治具交換等
（８）点検作業：設備の状態チェック作業等
（９）保守作業：消耗品、故障品の交換
本実施形態のモード１である生産作業は、上記（１）、（３）、（４）に対応している。また、モード２の異常復帰作業は、上記（５）に対応し、モード３の保守点検作業は、上記（２）、（６）、（９）に対応している。しかしながら、本発明は、この対応に限定されるものではなく、作業のモードも３種類に限定されるものではない。適宜の数の作業モードに分けることができるし、作業モードが１つであってもよい。

図２の加工設備において、作業モードとして３種類の作業モード１〜３があり、作業員の種別としてやはり３種類の作業員１〜３がある場合、リスクアセスメントの結果は、例えば、図２に示すようなリスクアセスメントシートＡＳにまとめられる。

図３のリスクアセスメントシートＡＳには、危険源ｔ１と、作業名ｔ２と、危険事象ｔ３と、リスクの程度ｔ４と、保護方策ｔ５と、制御内容ｔ６とがまとめられている。リスクアセスメントシートＡＳは、特定された危険源が、モードごとにリスクが評価され（危険事象、リスクの程度）、リスクを回避するための方策（保護方策）が設定され、最終的に保護方策と作業員に基づいて危険源に対する制御内容が決定される。

図２のワーク加工設備では、危険源は、コンベヤ１２、ロボット２１、粉砕ユニット２３である。リスクアセスメントシートＴ１では、コンベヤ１２、ロボット２１、粉砕ユニット２３のそれぞれを機器１〜３または出力１〜３としている。機器１〜３を出力１〜３というのは、機器１〜３が制御信号が出力される対象であることによる。

モード１〜３のいずれの作業であっても、危険事象としては、危険源である機器１〜３（コンベヤ１２、ロボット２１、粉砕ユニット２３）の動作により作業者の身体と接触して起こる人身事故例えば衝突、巻き込み、挟み込みなどが想定される。事故が起きると人体を傷つけることになるので、リスクの程度はいずれも重大災害に位置づけられる。

危険事象を防ぐための安全対策として、安全対策１〜３が設けられている。安全対策１は、一般作業用ドア２５である。安全対策２は、保守点検用ドア２７である。安全対策３は、ライトカーテン１１である。一般作業用ドア２５が閉であるとき、安全対策１は有効である。保守点検用ドア２７の閉であるとき、安全対策２は有効である。ライトカーテン１１が通光であるとき、安全対策３は有効である。

安全対策１〜３が有効であるか否かは、対応する安全条件１〜３の入力で判定される。すなわち、安全条件１〜３がＯＮであれば、安全対策１〜３が有効となっていることを示す。

最後に、安全条件１〜３の入力に対応して、機器１〜３の動作を設定して制御内容が決定される。リスクアセスメントは、危険度の評価、安全対策、作業内容、作業者その他を考慮して決定されるので、一義的にきまるものではない。リスクアセスメントシートＡＳでは、危険度が最も高いものが粉砕ユニット２３（機器３）で、次にロボット２１（機器２）、危険度が最も低いものがコンベヤ２１（機器１２）であるとし、作業内容を示すモード１〜３、作業者１〜３を考慮して決定された一例である。

制御内容については、後に詳細に説明するので、ここではその概略を述べる。本実施形態では、モード１は、未熟練者を含むすべての作業者が作業でき、モード２は、熟練者と保全員が作業でき、モード３は、保全員のみが作業できる。したがって、安全対策は、モード１について最も厳密にし、モード２、３の順に、作業内容、作業効率を考慮して、安全対策を緩めることができる。

モード１では、未熟練者を含むすべての作業者が作業可能であるので、安全条件入力１〜３のすべてがＯＮでなければ、言い換えれば安全対策がすべて実行されているときにかぎり、機器１〜３を動作可能とする。

モード２では、作業者１、２（熟練者、保全員）が作業可能であるので、必要な作業のためには、モード１より危険度が高くなってもよい。ここでは、機器１は、安全入力条件１がＯＮであれば、すなわち安全対策１が有効であれば、安全対策２、３が行われていなくとも、動作可能である。機器２は、安全入力条件１、２がＯＮであれば、すなわち安全対策１、２が行われていれば、安全対策３が行われていなくとも、動作可能である。機器３は、モード１と同様に、安全条件入力１〜３のすべてがＯＮのときに、動作可能とする。

モード３では、保全員のみの作業であるので、作業に必要であれば、モード２より危険度を高めることができる。ここでは、機器１は、安全入力条件１がＯＮであれば、すなわち安全対策１が行われていれば、動作可能である。機器２は、安全入力条件１がＯＮであれば、すなわち安全対策１が行われていれば、動作可能である。機器３は、安全条件入力１〜３のすべてがＯＮのときに加えて、安全条件入力１がＯＮ、安全条件入力２がＯＦＦで、安全条件入力３がＯＮのときも、動作可能とする。

このようにしてリスクアセスメントシートＡＳが作成され、リスクアセスメントが終了する。

本発明によれば、リスクアセスメントが終了すると、従来のような設備動作制御フロー図ではなく、作業内容−作業者種別関係表と作業内容−機器動作関係表を作成する。

図４は、本実施形態に使用する作業内容−作業者種別関係表を示す図である。作業内容−作業者種別関係表は、作業内容と作業者との対応関係を示すもので、知識、経験あるいは権限等が異なる作業者が、作業内容に規定する作業が可能か否かによって作成される。

図４の表では、列Ｃ０１に、表題として作業内容が記載され、行Ｒ０１に、表題として作業者が記載されている。作業内容は、モード１（生産作業）、モード２（異常復帰作業）、モード３（保守点検作業）である。作業者は、作業者１（保全員）、作業者２（熟練作業者）、作業者３（未熟練作業者）に分類される。作業内容の行と作業者種別の列の交点となるすべてのセルに、作業が可能か否かが規定されている。例えば、保全員は、モード１〜３のすべての作業が可能である。熟練作業者は、モード１、２の作業が可能で、モード３の作業はできない。未熟練作業者は、モード１の作業しかできない。

図５〜図７は、本実施形態に使用する作業内容−機器動作関係表を示す図である。作業内容−機器動作関係表は、図２のリスクアセスメントの制御内容に基づいて、作業内容すなわちモード毎に作成される。

図５には、モード１（生産作業）の作業内容−機器動作関係表を示す。
作業内容−機器動作関係表の行見出しＲ１１および列見出しＣ１１は、図４〜６に共通である。

作業内容−機器動作関係表の行見出しＲ１１は危険源を示し、前述のように、出力１〜３は、危険源である機器１〜３に対応する。機器１はコンベヤ１２であり、機器２はロボット２１であり、機器３は粉砕ユニット２３である。

また、作業内容−機器動作関係表の列見出しＣ１１は、安全対策１〜３の有効・無効に対応する安全条件１〜３のＯＮ・ＯＦＦのすべての組み合わせからなる。安全条件の組み合わせが分りやすいように、安全条件１のＯＮ・ＯＦＦのそれぞれに、安全条件２のＯＮ・ＯＦＦを配置し、さらに安全条件２のＯＮ・ＯＦＦのそれぞれに安全条件のＯＮ・ＰＦＦが配置されている。（安全条件１，安全条件２，安全条件３）が、（ＯＮ，ＯＮ，ＯＮ）から（ＯＦＦ，ＯＦＦ，ＯＦＦ）まで、８個の列見出しがある。

ここで、安全対策１は、一般作業用ドア２５であり、安全対策２は、保守点検用ドア２７であり、安全対策３は、ライトカーテン１１である。

安全条件１がＯＮであると、安全対策１が有効、すなわち一般作業用ドア２５は閉まっていることを示す。安全条件１がＯＦＦであると、安全対策１が有効ではない、すなわち一般作業用ドア２５が開いていることを示す。

また、安全条件２がＯＮであると、安全対策２が有効、すなわち保守点検用ドア２７は閉まっていることを示す。安全条件２がＯＦＦであると、安全対策２が有効ではない、すなわち保守点検用ドア２７は開いていることを示す。

安全条件３がＯＮであると、安全対策３が有効、すなわちライトカーテンア２７は遮られることなく閉まっていることを示す。安全条件３がＯＦＦである場合は、安全対策３が有効ではない、すなわちライトカーテン２７が人間あるいいは物体により遮られて開いていることを示す。

上述の作業内容−機器動作関係表の行見出し・列見出しおよび表の各セルの動作可能、動作不可の意味は、図５〜７に共通する。

図５に示すように、モード１（生産作業）の作業内容−機器動作関係表Ｔ１１では、安全条件１〜３がＯＮの場合のみ、出力１〜３すなわちコンベヤ１２、ロボット２１、粉砕ユニット２３が動作可能となっている。すなわち、モード１の通常のワーク加工作業では、一般作業用ドア２５の閉（安全条件入力１がＯＮ）、保守点検用ドア２７の閉（安全条件入力２がＯＮ）、ライトカーテン１１が人あるいは物により遮られていないこと、すなわちライトカーテン１１の通光（安全条件入力３がＯＮ）がそろわなければ、ワーク加工作業は開始できない。

一般作業用ドア２５、保守点検用ドア２７が開いていれば、作業者が加工室２０内に立ち入っている可能性がある。また、ライトカーテン１１が遮光であれば、投入ステーション１０で作業者が作業中である可能性が高い。このように安全条件１〜３のいずれかが見たされない場合、作業を開始すれば危険である。

したがって、モード１では、安全入力条件１〜３のいずれかがＯＦＦであれば、コンベヤ１２、ロボット２１、粉砕ユニット２３を動作させない。すなわち、安全入力条件１〜３がすべてオンのときのみ、機器１〜３を動作させる。この設定は、作業の熟練度が低い一般作業者も作業することを考慮して、危険源に近づく可能性のある場合は、すべての動作をストップさせておくのが安全であるという考えに基づく。

図６は、モード２（異常復帰作業）の作業内容−機器動作関係表Ｔ１２を示す。モード２では、熟練者、保全員のみが作業できるので、必要な作業のためには、モード１より危険度が高くなってもよい。

モード２の異常復帰作業では、一般作業用ドア２５が閉（安全条件１がＯＮ）であるときは、安全条件２、３の状態にかかわらず、コンベヤ１２（出力１）は動作させることができる。しかし、一般作業用ドア２５が開（安全条件入力１がＯＦＦ）であるときには、コンベヤ１２（出力１）は動作させることができない。

したがって、一般作業用ドア２５が閉（安全条件入力１がＯＮ）であれば、保守点検用ドア２７を開けていても、コンベヤ１２を動作させることができる。すなわち、熟練作業者あるいは保全員は、保守点検用ドア２７から加工室２０に入って、コンベヤ１２が動作していても異常復帰作業を行うことができる。

ロボット２１（出力２）については、一般作業用ドア２５が閉（安全条件入力１がＯＮ）で、保守点検用ドア２７も閉（安全条件入力２がＯＮ）であれば、動作可能にする。これは、異常復帰作業としてよく行われる緊急停止からの復帰の場合に、ロボットを初期位置に戻す作業があるが、この作業は、両方のドア２５、２７が閉まっていなければ実行できないようにし、安全を確保するようにしている。このロボットを初期位置に戻す作業は、ライトカーテン１１（安全条件３）のＯＮ、ＯＦＦとは無関係に行えるので、安全条件３がＯＦＦであっても行えるようにしてある。

粉砕ユニット２３については、モード１と同様に、安全条件１〜３がＯＮでなければ動作しないようになっている。

図７には、モード３（保守点検作業）の作業内容−機器動作関係表Ｔ１３を示す。
モード３（保守点検作業）は、豊富な経験と高度な技能を有する保全員が担当するので、モード２より危険であっても作業効率を優先することができる。

モード３の保守点検作業では、まず、コンベヤ１２（出力１）は、モード２と同様に、一般作業用ドア２５が閉（安全条件入力１がＯＮ）であるときに動作可能であり、一般作業用ドア２５が開（安全条件入力１がＯＦＦ）であるときには動作させることができない。

保守点検に際しては、保全員が保守点検用ドア２７から加工室内に立ち入って、ロボット２１をティーチングペンダント等を用いて教示動作させてロボットの点検作業を行う必要があるので、ロボット２１（機器２）は、保守点検用ドア２７が開（安全条件２がＯＦＦ）であっても、動作可能にしてもよい。しかしながら、一般作業用ドア２５が開（安全条件１がＯＦＦ）であれば、一般作業用ドア２５から人間あるいは物体が侵入してロボットに接触するおそれがあるので、一般作業用ドア２５が開（安全条件１がＯＦＦ）のときには、ロボット２１を動作させないようにする。

粉砕ユニット２３については、モード１、２と共通するすべての安全条件１〜３がＯＮである場合に加えて、安全条件１と３はＯＮで、安全条件２がＯＦＦである場合に、動作可能とする。安全条件２がＯＦＦとは、保守点検ドア２７が開いている場合であり、保全員が保守点検ドア２７が開けて粉砕ユニットの点検を行うことができる。なお、場合によっては、安全条件２と３はＯＮで、安全条件１がＯＦＦである場合に、粉砕ユニット２３を動作可能としてもよい。この場合は、一般作業用ドア２５のみが開いている場合で、一般作業用ドア２５を使用して保全員が加工室に入って点検することができる。

本実施形態の生産設備１では、作業内容−作業者種別関係表Ｔ０と、作業内容−機器動作関係表Ｔ１１〜Ｔ１３とを制御装置４０の記憶部４２に格納して、制御部のＣＰＵ４１によって、生産設備の制御を行う。

次に、図８、９に記載された設備動作要素毎制御図に基づいて、作業内容−作業者種別関係表と作業内容−機器動作関係表とを用いて、どのようにして機器の動作を制御するかを説明する。なお、設備動作要素毎制御図は、実際には１枚のシートに記載されるが、本明細書では、図８、９に分割して示す。

設備動作要素毎制御図は、作業内容−作業者種別関係表Ｔ０と作業内容−機器動作関係表Ｔ１１〜Ｔ１３を、図８、９に示すように組み合わせてなる図である。設備動作要素毎制御図にまとめられた作業内容−作業者種別関係表Ｔ０と作業内容−機器動作関係表Ｔ１〜Ｔ３は、作業可あるいは動作可は、１で表現され、作業不可あるいは動作不可は、０で表されている。図８，９では、作業モード１〜３を示す信号は、それぞれＭ１〜Ｍ３で表され、安全条件１〜３を示す信号は、それぞれＣＤ１〜ＣＤ４で表されている。

設備動作要素毎制御図で入力として示されているのは、入力装置２２（図２）から入力される作業者種別入力２２ａと作業内容入力２２ｂと、安全条件１〜３と、関係情報入力２９である。関係情報入力２９は、作業内容−作業者種別関係表Ｔ０と作業内容−機器動作関係表Ｔ１１〜Ｔ１３のセルの値を変更する情報の入力である。これにより、設備の変更に際して、作業内容−作業者種別関係表Ｔ０と作業内容−機器動作関係表Ｔ１のセルの値０、１を容易に書き換えることができる。また、出力は、制御対象の機器である出力１〜３である。

作業者種別と作業内容（作業モード）の入力があると、まず作業内容−作業者種別関係表Ｔ０を参照して、入力された作業者種別の作業者が入力された作業モードの作業を実行できる否かが判定される。具体的には、作業者種別の入力と、作業モードの入力と、作業内容−作業者種別関係表Ｔ０の対応するセルの値との論理積を出力する。出力が０となると、入力された作業者種別の作業者は、入力された作業モードを実行することはできないので、処理は終了する。

論理積が１であれば、すなわちその作業者は、作業モードを実行することができ、入力された作業モードに対応する作業内容−機器動作関係表Ｔ１１〜Ｔ１３のいずれかを参照する。作業内容−機器動作関係表Ｔ１１〜Ｔ１３は、それぞれの安全条件に従って出力が規定されているので、検出された安全条件に従って出力１〜３の動作が制御される。

作業内容−作業者種別関係表を参照して、作業者種別と作業者との関係を判定する作業は、本実施形態では、制御装置のＣＰＵが、請求項で規定する作業内容判定部として実行する。また、作業内容−機器動作関係表を参照して、機器の動作を決定するのは、同様に制御装置のＣＰＵが、請求項で規定する作業内容判定部として実行する。

例えば、未熟練の作業者３が、自分の作業者種別を入力し、モード１（生産作業）を入力すると、作業内容−作業者種別関係表Ｔ０を参照することにより、作業者３はモード１の作業が可能であることが分る。

次に、モード１における作業内容−機器動作関係表Ｔ１（図８）を参照して、安全条件の組み合わせに応じて出力１〜３の動作可能か否かが決定される。この場合は、安全条件１〜３のすべてが、ＯＮすなわち有効である場合のみ、出力１〜３が、１となり、動作可能となる。具体的には、前述のように、一般作業用ドア２５の閉（安全条件入力１がＯＮ）、保守点検用ドア２７の閉（安全条件入力２がＯＮ）、ライトカーテン１１が人あるいは物により遮られていないこと（安全条件入力３がＯＮ）がそろわなければ、コンベヤ（出力１）、ロボット（出力２）、粉砕ユニット（出力３）のいずれも動作可能にならない。

なお、未熟練の作業者３が、作業内容をモード２として入力した場合は、作業内容−作業者種別関係表Ｔ０に従って、作業者３とモード２の組み合わせは０、すなわち作業不可と判定されるので、作業内容−機器動作関係表Ｔ１〜Ｔ３を参照することなく、処理を終了する。

また、例えば、熟練の作業者２が自分の作業者種別を入力して、作業内容をモード２（異常復帰作業）として入力すると、作業内容−作業者種別関係表Ｔ０を参照することにより、作業者２はモード２の作業が可能であると判断される。次に、モード２における作業内容−機器動作関係表Ｔ２（図８）を参照して、安全条件の組み合わせに応じて出力１〜３の動作可能か否かが決定される。例えば、安全条件１（一般作業用ドア）がＯＮ（閉）、安全条件２（保守点検用ドア）がＯＮ（開）、安全条件３（ライトカーテン）がＯＦＦ（遮光）の場合は、出力１（コンベヤ）は動作可、出力２（ロボット）は動作不可、出力３（粉砕ユニット）は動作不可に制御される。

本実施形態では、入力された作業者種別と入力された作業内容とで決る作業内容ごとに、すべての安全条件の状態の組み合わせに対応して出力が決定される。また、作業者種別により作業できない場合は、作業内容−作業者種別関係表Ｔ０に従って作業不可と判定されるので、作業内容−機器動作関係表Ｔ１〜Ｔ３を参照することなく、処理を終了することができる。

一般に、生産設備は、各種条件が変化すると、それに応じて変化させる必要がでてくる。設備の変更は、製品の変更、作業者種別の変更、設備の自動化レベルの変化、安全対策の追加などに対応して行われる。また、他の地域例えば海外に生産設備を設置する場合にも生産設備の変更が必要になる場合が多い。他の地域に設備を設置する場合は、各地域の自然環境、あるいは作業者の技能レベル、または法律、慣習等に応じて、作業内容、安全対策を含めて生産設備を変更する必要がでてくる。

設備を変更する場合、本発明によれば、作業内容−作業者種別関係表Ｔ０と作業内容−機器動作関係表Ｔ１１〜Ｔ１３のセルの値を変更するだけで、生産設備の変更を容易に一律に実行することができる。したがって、各種条件の変更あるいは環境の変化に伴う設備あるいは制御シーケンスの変更が、容易にかつ設計者の設計に依存することなく一律に実行できる。

作業内容−作業者種別関係表Ｔ０と作業内容−機器動作関係表Ｔ１１〜Ｔ１３のセルの値を変更は、制御装置のプログラムの変更のときと同様に、外部のパーソナルコンピュータを利用して行うことができる。また、表の値を変更するための関係情報変更部を設備に備えけるようにしてもよい。さらに、関係情報変更部は、入力部２２と兼用するようにもできる。

図１０に、作業内容−作業者種別関係表の変更例を示す。モード２の異常復帰作業に保全作業員（作業者１）のみが行える作業が含まれるように変更されると、作業者２は、モード２の作業ができなくなる。このような場合、作業内容−作業者種別関係表Ｔ０の行見出し「モード２」と列見出し「作業者２」の交点のセルＣ２２の値を１から０に変更することで、制御シーケンスを容易に一律に変更することができる。

変更後は、作業者種別として作業者２を入力し、作業内容としてモード２を選択したとしても、作業内容−作業者種別関係表Ｔ０は０を出力するので、作業内容−機器動作関係表Ｔ１１〜Ｔ１３を参照することなく、処理が終了されることになる。

図１１に、作業内容−機器動作関係表の変更例を示す。図１１は、モード３の作業内容−機器動作関係表Ｔ３を変更した例である。モード３の保守点検作業において、保守点検用のドアが開いていて保全作業員が加工室に入ることができる場合、すなわち安全条件２がＯＦＦの場合は、ロボット２１（機器２）を動作させるように変更する場合は、作業内容−機器動作関係表Ｔ３の列見出「出力２」の列のセルをすべて１とするように変更すればよい。

以上のように、本発明によれば、作業自体あるいは作業環境が変化した場合にも、容易にかつ一律に制御シーケンスを最適なシーケンスに変更することができる。例えば、設備の設置場所を法律や慣習が異なる海外などに配置する場合も、配置場所に最適でかつ安全な設備を構築することができる。

また、複数の生産設備から構成されるトランスファーライン構築の際にも、この表を組み合わせる事により、トランスファーライン全体で安全を確保した作業を行うことができる。

さらに、安全対策手段を取りやめるような場合、あるいは他の手段に変更するような場合も、容易に対応することができる。例えば、安全対策手段であるライトカーテンが必要ではなくなった場合は、例えば安全条件３のセルをブランクとすればよい。また、安全条件３を、ライトカーテンではなく、第３のドアに変更する場合も、安全条件３を第３のドアとして出力１〜３の動作を規定するように０と１とを設定することができる。

さらに、本実施形態では、作業内容、作業者種別、安全条件、機器（出力）をそれぞれ３個として、これらに対応するサイズの作業内容−作業者種別関係表と作業内容−機器動作関係表とを用いたが、これよりも大きなサイズの表を用いて、作業内容、作業者種別、安全条件、機器（出力）の各項目が追加できるようにしてもよい。

例えば、作業内容−作業者種別関係表は、１０行１０列の表として、作業内容および作業者種別の追加あるいは細分に対応するようにしておくこともできる。このようにすれば、例えば保全員を第１種の保全員と第２種の保全員とに分類して、それぞれ作業を異ならせる場合にも容易に対応できる。作業内容についても、新たな作業モードを新設する場合などにも対応できる。その他の変更にも柔軟に対応できる。

作業内容−機器動作関係表においても、あらかじめ余裕のある大きさの表を作成しておいて、安全対策を追加しても、その安全条件を容易にその作業内容−機器動作関係表に組み込むことができる。また、出力すなわち機器が追加されても同様に、容易に対応できる。

また、作業内容−作業者種別関係表および作業内容−機器動作関係表は、２次元の表に限定されるものではない。これらの表は記憶装置に格納されるものであるから、３次元以上の高次元の表として格納されるようにすることもできる。

さらに、作業内容−作業者種別関係表および作業内容−機器動作関係表の変更は、例えば入力装置２２に設けられている表示部２８のような表示装置に、図４〜７の表を表示させて動作可と動作不可を入力して変更するようにしてもよい。また、図８、９に示した設備動作要素毎制御図を表示させて、１と０を入力して変更してもよい。あるいは、変更する条件を指定することによって表を変更できるようにしてもよい。あるいは、表示装置に表示される問いに答えてゆくことによって、その結果これらの表のセルの値が変更されるようにすることもできる。

本発明の概要を説明する図である。 本発明の１実施形態である生産設備を示す図である。 本発明の１実施形態のリスクアセスメントの結果を示す図である。 本発明の１実施形態の作業内容−作業者種別関係表を示す図である。 本発明の１実施形態のモード１の作業内容−機器動作関係表を示す図である。 本発明の１実施形態のモード２の作業内容−機器動作関係表を示す図である。 本発明の１実施形態のモード３の作業内容−機器動作関係表を示す図である。 本発明の１実施形態の設備動作要素毎制御図の前半部を示す図である。 本発明の１実施形態の設備動作要素毎制御図の後半部を示す図である。 本発明の１実施形態の作業内容−作業者種別関係表の変更を示す図である。 本発明の１実施形態のモード３の作業内容−機器動作関係表を示す図である。

符号の説明

１ 加工設備
１０ 投入ステーション
１１ ライトカーテン
１２ コンベヤ
１１ａ 投光部
１１ｂ 受光部
１５ ワーク
２０ 加工室
２１ ロボット
２２ 入力装置
２８ 入力装置の表示部
２３ 粉砕ユニット
２５ 一般作業用ドア
２５ａ 一般作業用ドア開閉センサ
２７ 保守点検用ドア
２７ａ 保守点検用ドア開閉センサ
３０ 取出ステーション
４０ 制御装置

Claims (10)

1. 少なくとも１つの機器（１６０、１２、２１、２３）と少なくとも１つの安全対策（１５０、１１、２５、２７）とを有する設備であって、
   作業者の種別を入力する作業者種別入力部（１７０、２２）と、
   作業内容を入力する作業内容入力部（１８０、２２）と、
   前記安全対策の状態を検出する安全条件検出部（１５５、１１ｂ、２５ａ、２７ａ）と、
   前記作業者の種別毎に前記作業内容が作業可能か否か規定する作業内容−作業者種別関係表（Ｔ０）と、作業内容毎に作成され、前記安全条件に応じて前記機器が動作可能か否かを規定する作業内容−機器動作関係表（Ｔ１、Ｔ１１〜Ｔ１３）とを記憶する記憶部（１２０、４０）と、
   前記作業者種別入力部（１７０、２２）とから入力された作業者種別と、前記作業内容入力部（１８０、２２）から入力された作業内容に基づいて、前記作業内容−作業者種別関係表（Ｔ０）を参照して、入力された作業者種別の作業者が入力された作業内容を実行可能か否かを判定する作業内容判定部（１３０、４１）と、
   前記入力された作業内容が実行可能と判定された場合、該作業内容と前記安全条件検出部から入力される安全条件とに基づいて、前記作業内容−機器動作関係表（Ｔ１、Ｔ１１〜Ｔ１３）を参照して、前記機器が動作可能か否かを判定する機器動作判定部（１４０、４１）と、
   を備えることを特徴とする設備。
2. さらに、前記作業内容−作業者種別関係表（Ｔ０）の作業可能か否かを示す情報と、前記作業内容−機器動作関係表（Ｔ１、Ｔ１１〜Ｔ１３）の動作可能か否かを示す情報のうち少なくとも一方を変更する関係情報変更手段（１９０）を備えることを特徴とする請求項１に記載の設備。
3. 前記作業内容−作業者種別関係表（Ｔ０）は、作業者の種別と作業内容とが、それぞれ行または列の見出しとされ、行と列の交点のセルに作業可能か否かの情報が格納されることを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載の設備。
4. 前記作業内容−機器動作関係表（Ｔ１、Ｔ１１〜Ｔ１３）は、前記安全条件の組合せと前記機器とがそれぞれ行または列の見出しとされ、行と列の交点のセルに機器の動作が可能か否かの情報が格納されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の設備。
5. 少なくとも１つの機器（１６０、１２、２１、２３）と少なくとも１つの安全対策（１５０、１１、２５、２７）とを有する設備を、制御装置（１１０）により制御する設備制御方法であって、
   前記制御装置は、
   前記安全対策の状態を検出し、
   予め入力された作業者種別と作業内容に基づいて、作業者の種別毎に作業可能な作業内容を示す作業内容−作業者種別関係表（Ｔ０）を参照して、入力された作業者種別の作業者が入力された作業内容を実行可能か否かを判定し、
   前記入力された作業内容が実行可能と判定された場合、該作業内容と前記検出された安全条件とに基づいて、作業内容毎に作成され、予め定められた安全条件に応じて前記機器が動作可能か否かを規定する作業内容−機器動作関係表（Ｔ１、Ｔ１１〜Ｔ１３）を参照して、前記機器が動作可能か否かを判定し、
   前記機器が動作可能か否かの判定に基づいて、前記機器の動作を制御する、
   ことを特徴とする設備制御方法。
6. 前記作業内容−作業者種別関係表（Ｔ０）は、作業者の種別と作業内容とが、それぞれ行または列の見出しとされ、行と列の交点のセルに作業可能か否かの情報が格納されることを特徴とする請求項５に記載の設備制御方法。
7. 前記作業内容−機器動作関係表（Ｔ１、Ｔ１１〜Ｔ１３）は、前記安全条件の組合せと前記機器とがそれぞれ行または列の見出しとされ、行と列の交点のセルに機器の動作が可能か否かの情報が格納されることを特徴とする請求項５または６に記載の設備制御方法。
8. 少なくとも１つの機器（１６０、１２、２１、２３）と少なくとも１つの安全対策（１５０、１１、２５、２７）とを有する設備を制御する設備制御装置であって、
   作業者の種別毎に前記作業内容が作業可能か否か規定する作業内容−作業者種別関係表（Ｔ０）と、作業内容毎に作成され、前記安全条件に応じて前記機器が動作可能か否かを規定する作業内容−機器動作関係表（Ｔ１、Ｔ１１〜Ｔ１３）とを記憶する記憶部（１２０、４０）と、
   入力された作業者種別と入力された作業内容に基づいて、前記作業内容−作業者種別関係表（Ｔ１、Ｔ１１〜Ｔ１３）を参照して、入力された作業者種別の作業者が入力された作業内容を実行可能か否かを判定する作業内容判定部（１３０、４１）と、
   前記入力された作業内容が実行可能と判定された場合、該作業内容と、入力された前記安全対策（１５０）の状態を示す安全条件とに基づいて、前記作業内容−機器動作関係表を参照して、前記機器（１５０）が動作可能か否かを判定する機器動作判定部（１４０、４１）と、
   を備えることを特徴とする設備制御装置。
9. 前記作業内容−作業者種別関係表（Ｔ０）は、作業者の種別と作業内容とが、それぞれ行または列の見出しとされ、行と列の交点のセルに作業可能か否かの情報が格納されることを特徴とする請求項８記載の設備制御装置。
10. 前記作業内容−機器動作関係表（Ｔ１、Ｔ１１〜Ｔ１３）は、前記安全条件の組合せと前記機器とがそれぞれ行または列の見出しとされ、行と列の交点のセルに機器の動作が可能か否かの情報が格納されることを特徴とする請求項８または９に記載の設備制御装置。

Images